JP2022115676A - 窒化物半導体装置の製造方法及び窒化物半導体装置 - Google Patents
窒化物半導体装置の製造方法及び窒化物半導体装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022115676A JP2022115676A JP2021012377A JP2021012377A JP2022115676A JP 2022115676 A JP2022115676 A JP 2022115676A JP 2021012377 A JP2021012377 A JP 2021012377A JP 2021012377 A JP2021012377 A JP 2021012377A JP 2022115676 A JP2022115676 A JP 2022115676A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gallium nitride
- substrate
- semiconductor device
- region
- gan
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 78
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 77
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 title claims abstract description 27
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 315
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims abstract description 239
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 64
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 39
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 32
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 67
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 22
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 22
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 13
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical group [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 159
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 description 25
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 3
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 3
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910021364 Al-Si alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
【解決手段】窒化物半導体装置の製造方法は、第1窒化ガリウム層上にp型の第2窒化ガリウム層が設けられた基板を用意し、前記第2窒化ガリウム層の第1領域に、不活性元素、III族元素及びV族元素の中から選択される選択元素をイオン注入して空孔欠陥を導入する工程と、前記空孔欠陥が導入された前記基板に熱処理を施して、前記第1領域に含まれるアクセプタ元素を前記第1窒化ガリウム層側へ拡散、活性化させて、前記基板にp型拡散領域を形成する工程とを備える。
【選択図】図2
Description
以下の説明では、Z軸の正方向を「上」と称し、Z軸の負方向を「下」と称する場合がある。「上」及び「下」は、必ずしも地面に対する鉛直方向を意味しない。つまり、「上」及び「下」の方向は、重力方向に限定されない。「上」及び「下」は、領域、層、膜及び基板等における相対的な位置関係を特定する便宜的な表現に過ぎず、本発明の技術的思想を限定するものではない。例えば、紙面を180度回転すれば「上」が「下」に、「下」が「上」になることは勿論である。
(製造方法)
本発明の実施形態1に係る窒化ガリウム半導体装置(以下、GaN半導体装置)1の製造方法を説明する。図1Aから図1Cは、本発明の実施形態1に係るGaN半導体装置1の製造方法を示す断面図である。GaN半導体装置1は、レジスト塗布装置、露光装置、エッチング装置、イオン注入装置、熱処理装置、成膜装置、CMP(Chemical Mechanical Polishing)装置など、各種の装置によって製造される。以下、これらの装置を、製造装置と総称する。
第2GaN層13は、アクセプタ元素(p型元素)として、例えばマグネシウム(Mg)及びベリリウム(Be)の中から選択される一種類以上の元素を含む。一例を挙げると、第2GaN層13に含まれるアクセプタ元素はMgである。第2GaN層13におけるMgの濃度は、2×1018cm-3よりも高い値であり、例えば1×1019cm-3である。第2GaN層13の厚さは、0.5μmである。
Nのイオン注入により空孔欠陥を生じさせた後、製造装置は、GaN基板10上からレジストパターンRPを除去する。なお、本発明の実施形態では、レジストパターンRPの代わりに、シリコン酸化膜(SiO2膜)等の絶縁膜で構成されるマスクを用いてもよい。
次に、図1Cに示すように、製造装置は、GaN基板10に熱処理を施して、選択元素注入領域131に含まれるアクセプタ元素(例えば、Mg)を、選択元素注入領域131から第1GaN層12側へ、拡散、活性化させて、GaN基板10にp+型拡散領域132(本発明の「p型拡散領域」の一例)を形成する。熱処理の最高温度は、例えば、1200℃よりも高い温度であり、1300℃以上が好ましく、1400℃以上がさらに好ましい。最高温度による熱処理は、例えば5分である。
図2は、GaN層の深さ方向におけるMg濃度分布を実際に測定した結果を示すグラフである。図2において、横軸はGaN層の表面からの深さ(nm)を示し、縦軸はMgの濃度(cm-3)を示している。また、図2中の実線(A)は、空孔欠陥が導入された領域の深さ方向におけるMg濃度分布を示している。図2中の破線(B)は、空孔欠陥が導入されていない領域の深さ方向におけるMg濃度分布を示している。
図3は、Mgの形成エネルギーとGaNのフェルミ準位との関係を示すグラフである。このグラフは、第一原理計算で算出されたデータである。図3の横軸はフェルミ準位Ef(eV)を示し、図3の縦軸はエネルギー(eV)を示す。図3の実線(a)は、Mgアクセプタの形成エネルギー(すなわち、GaNのGaサイトにMgを入れるために要するエネルギー)と、GaNのフェルミ準位Efとの関係を示している。図3の破線(b)は、GaNの格子間にMgを入れるために要するエネルギーと、GaNのフェルミ準位Efとの関係を示している。
以上説明したように、本発明の実施形態1に係るGaN半導体装置1の製造方法は、n型の第1GaN層12上にp型の第2GaN層13が設けられたGaN基板10を用意し、第2GaN層13の選択元素注入領域131に窒素(N)をイオン注入して、空孔欠陥を導入する工程と、空孔欠陥が導入されたGaN基板10に熱処理を施して、選択元素注入領域131に含まれるMgを第1GaN層12側へ拡散、活性化させて、GaN基板10にp+型拡散領域132を形成する工程とを備える。
また、Ga空孔と同時に形成される窒素(N)空孔には、イオン注入されたNが入ることができる。GaNにおいて、イオン注入されるNはアクセプタ又はドナーとして機能しない。これにより、p+型拡散領域132において、イオン注入されたNによる意図しない伝導型や実効アクセプタ濃度の変動を防ぎつつ、N空孔を回復することができる。
なお、図1Cに示したGaN半導体装置1は、pnダイオードや、MOSトランジスタなど、各種の半導体装置に適用してよい。
次に、本発明の実施形態2に係るGaN半導体装置1Aと、その製造方法とについて説明する。
(構成例)
図4は、本発明の実施形態2に係るGaN半導体装置(本発明の「窒化物半導体装置」の一例)1Aの構成例を示す平面図である。図4は、X-Y平面図である。図4に示すように、GaN半導体装置1Aは、活性領域110とエッジ終端領域130とを有する。活性領域110は、ゲートパッド112及びソースパッド114を有する。ゲートパッド112及びソースパッド114は、後述のゲート電極23及びソース電極25にそれぞれ電気的に接続された電極パッドである。
p型の第3GaN層14は、第1GaN層12上にエピタキシャル成長法で形成されている。第3GaN層14は、アクセプタ元素として、例えばMg及びBeの中から選択される一種類以上の元素を含む。一例を挙げると、第3GaN層14に含まれるアクセプタ元素はMgである。第3GaN層14におけるMgの濃度は5×1017cm-3である。第3GaN層14の厚さは、0.5μmである。p型の第3GaN層14は、縦型MOSFET2のウェル領域として機能する。
p+型拡散領域132Aは、第1GaN層12と接している。p+型拡散領域132Aは、p型の第3GaN層14とソース電極25とを接続するコンタクト領域として機能する。また、p+型拡散領域132Aは、ゲートオフ時の正孔引き抜き経路としても機能する。
ソース領域134は、p+型の第2GaN層13(後述の図7A参照)にSiがイオン注入され、熱処理によりドナー元素が活性化されることにより形成される。この製造方法により、ソース領域134は、アクセプタ元素であるMgをp+型拡散領域132Aと同じ濃度、又は、p+型拡散領域132Aよりも高い濃度で含む。ソース領域134におけるMgの濃度は、例えば2×1019cm-3である。
ゲート絶縁膜21は、トレンチHの底面及び側面を覆うように形成されている。ゲート絶縁膜21は、例えばシリコン酸化膜(SiO2膜)である。
ゲート電極23は、ゲート絶縁膜21を介してトレンチHを埋め込むように形成されている。ゲート電極23は、ゲートパッド112と異なる材料で形成されている。ゲート電極23は不純物をドープしたポリシリコンで形成され、ゲートパッド112はAlまたはAl‐Siの合金で形成されている。
ドレイン電極27は、GaN基板10Aの裏面10b側に設けられており、n+型の単結晶GaN基板に接している。ドレイン電極27もソース電極25と同様の材料で構成されている。
次に、GaN半導体装置1Aの製造方法を説明する。図7Aから図7Fは、本発明の実施形態1に係るGaN半導体装置1Aの製造方法を工程順に示す断面図である。なお、図7Aから図7Gは、X軸方向に繰り返し配置される複数の縦型MOSFET2のうちの、1つの縦型MOSFET2について、その製造方法を工程順に示している。また、実施形態1に係るGaN半導体装置1と同様に、実施形態2に係るGaN半導体装置1Aも、レジスト塗布装置、露光装置、エッチング装置、イオン注入装置、熱処理装置、成膜装置、CMP装置など、各種の製造装置によって製造される。
一例を挙げると、GaN基板10Aにおいて、第1GaN層12に含まれるドナー元素はSiである。第1GaN層12におけるSiの濃度は1×1016cm-3である。第1GaN層12の厚さは、10μmである。第3GaN層14に含まれるアクセプタ元素はMgである。第3GaN層14におけるMgの濃度は5×1017cm-3である。第3GaN層14の厚さは、0.5μmである。第2GaN層13に含まれるアクセプタ元素はMgである。第2GaN層13におけるMgの濃度は2×1019cm-3である。第2GaN層13の厚さは、0.2μmである。
なお、イオン注入の注入プロファイルは尾を引くため、Nの注入深さが表面10aから0.5μmであっても、Nの一部は0.5μmよりもさらに深い位置まで注入される。このため、空孔欠陥も0.5μmよりもさらに深い位置でも生じ、例えば、n-型の第1GaN層12においてN注入領域131Aの直下に位置する領域でも生じる。
次に、図7Cに示すように、製造装置は、GaN基板10Aに熱処理を施して、p+型拡散領域132Aとソース領域134とを同時に形成する。すなわち、製造装置は、GaN基板10Aに熱処理を施して、N注入領域131Aに含まれるMgを、N注入領域131Aから第1GaN層12へ拡散、活性化させて、p+型拡散領域132Aを形成する。また、製造装置は、上記の熱処理により、Si注入領域133に含まれるSiを拡散、活性化させて、ソース領域134を形成する。熱処理の最高温度は、例えば、1200℃よりも高い温度であり、1300℃以上が好ましく、1400℃以上がさらに好ましい。最高温度による熱処理は、例えば5分である。
なお、図3に示したように、GaNにおいて、フェルミ準位が0(eV)から遠ざかるほど(すなわち、フェルミ準位Efが伝導帯に近づき、GaNの導電型がn型に近づくほど)、GaNのGaサイトにMgは入り易くなり、GaNの格子間にMgは入り難くなる。Si注入領域133は、Siの注入と活性化によりn型になるため、MgはGaサイトで安定し、N注入領域131Aと比べて拡散し難い。
以上説明したように、本発明の実施形態2に係るGaN半導体装置1Aの製造方法は、n型の第1GaN層12上にp型の第3GaN層14とp+型の第2GaN層13とがこの順で設けられたGaN基板10Aを用意し、第2GaN層13のN注入領域131AにNをイオン注入して空孔欠陥を導入する工程と、空孔欠陥が導入されたGaN基板10Aに熱処理を施して、N注入領域131Aに含まれるMgを第1GaN層12側へ拡散、活性化させて、GaN基板10にp+型拡散領域132Aを形成する工程とを備える。
また、Ga空孔と同時に形成される窒素(N)空孔には、イオン注入されたNが入ることができる。GaNにおいてNはアクセプタ又はドナーとして機能しないため、p+型拡散領域132Aではイオン注入されたNによる意図しない伝導型や実効アクセプタ濃度の変動を防ぎつつ、N空孔を回復することができる。
このような構成であれば、Mg濃度が高く、かつ局所的に配置されるp+型拡散領域132Aを、上記の製造方法を用いて容易に形成することが可能である。
本発明の実施形態では、アクセプタ元素(例えば、Mg)の拡散源となるp型のGaN層を局所的に設け、その局所的に設けたp型のGaN層に選択元素(例えば、N)をイオン注入することで空孔欠陥を導入し、その後、熱処理を行ってアクセプタ元素を活性化してもよい。このような方法であっても、アクセプタ濃度が高く、かつ局所的に配置されるp型拡散領域を容易に形成することができる。以下、具体例を示す。
図8Aから図8Dは、本発明の実施形態3に係るGaN半導体装置1Bの製造方法を示す断面図である。図8Aに示すように、実施形態3では、n+型の単結晶GaN基板11上にn-型の第1GaN層12がエピタキシャル成長法で形成されたGaN基板10B(本発明の「基板」の一例)が用意される。一例を挙げると、GaN基板10Bにおいて、第1GaN層12に含まれるドナー元素はSiであり、第1GaN層12におけるSiの濃度は1×1016cm-3である。第1GaN層12の厚さは、10μmである。
次に、製造装置は、GaN基板の表面上からマスクMを除去する。そして、製造装置は、GaN基板10の表面10a上に保護膜(図示せず)を形成して、N注入領域131Bを含むGaN基板10の表面10a全体を覆う。保護膜は、例えばSiO2膜である。
N注入領域131Bと、第1GaN層12においてN注入領域131Bの下方に位置する領域とには空孔欠陥が生じている。このため、上記の熱処理では、N注入領域131Bに含まれるMgは空孔欠陥を介して拡散して、p+型拡散領域132Bが形成される。以上の工程を経て、GaN半導体装置1Bが完成する。
以上説明したように、本発明の実施形態3に係るGaN半導体装置1Bの製造方法は、n型の第1GaN層12上にp型の第2GaN層13Bが局所的に設けられたGaN基板10Bを用意し、第2GaN層13Bに窒素(N)をイオン注入して、空孔欠陥を導入したN注入領域131Bを形成する工程と、空孔欠陥が導入されたGaN基板10Bに熱処理を施して、N注入領域131Bに含まれるMgを第1GaN層12側へ拡散、活性化させて、GaN基板10Bにp+型拡散領域132Bを形成する工程とを備える。
これによれば、N注入領域131Bに含まれるMgは、空孔欠陥を介して拡散することができる。また、空孔欠陥を介して拡散するMgは、ガリウム(Ga)空孔に入って活性化することができる。これにより、アクセプタ濃度が高く、かつ局所的に配置されるp+型拡散領域132Bを容易に形成することができる。
p+型拡散領域132Bにおいて、N空孔の回復が促進されるため、Mgプロファイルの制御性が向上する。また、N空孔の回復が促進されるため、GaN基板10Bに形成されるpn接合の耐圧が向上したり、pn接合でのリーク電流が低下したりする効果を得ることが可能となる。
実施形態3に示したGaN半導体装置1Bは、例えば、MOSトランジスタや、pnダイオードなど、各種の半導体装置に適用可能であり、MOSトランジスタのエッジ終端領域にも適用可能である。
上記のように、本発明は実施形態1から4及び変形例によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、変形例が明らかとなろう。例えば、GaN基板10、10A、10Bは、アルミニウム(Al)及びインジウム(In)の一以上の元素を含んでもよい。GaN基板10、10A、10Bは、GaNにAl及びInを微量に含んだ混晶半導体、即ちAlxInyGa1-x-yN(0≦x<1、0≦y<1)であってもよい。なお、GaNは、AlxInyGa1-x-yNにおいてx=y=0とした場合である。
2 縦型MOSFET
10、10A、10B GaN基板
10a 表面
10b 裏面
11 単結晶GaN基板
12 第1GaN層
13、13B 第2GaN層
14 第3GaN層
21 ゲート絶縁膜
23 ゲート電極
25 ソース電極
27 ドレイン電極
31 層間絶縁膜
110 活性領域
112 ゲートパッド
114 ソースパッド
130 エッジ終端領域
131 選択元素注入領域
131A、131B N注入領域
132、132A、132B p+型拡散領域
133 Si注入領域
134 ソース領域
H トレンチ
M マスク
RP レジストパターン
Claims (11)
- 第1窒化ガリウム層上にp型の第2窒化ガリウム層が設けられた基板を用意し、前記第2窒化ガリウム層の第1領域に、不活性元素、III族元素及びV族元素の中から選択される選択元素をイオン注入して空孔欠陥を導入する工程と、
前記空孔欠陥が導入された前記基板に熱処理を施して、前記第1領域に含まれるアクセプタ元素を前記第1窒化ガリウム層側へ拡散、活性化させて、前記基板にp型拡散領域を形成する工程とを備える、窒化物半導体装置の製造方法。 - 前記第1窒化ガリウム層の導電型はn型である、請求項1に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
- 前記第2窒化ガリウム層の第2領域にドナー元素をイオン注入する工程、をさらに備え、
前記ドナー元素をイオン注入する工程では、
前記第2領域おいて前記アクセプタ元素よりも前記ドナー元素の方が高濃度となるようにイオン注入の処理条件を設定し、
前記基板に熱処理を施す工程では、
前記ドナー元素を活性化させて前記基板にn型領域を形成する、請求項1又は2に記載の窒化物半導体装置の製造方法。 - 前記第2窒化ガリウム層を貫通し、前記第1窒化ガリウム層を底面とするトレンチを前記基板に形成する工程と、
前記トレンチの前記底面及び側面にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜を介して前記トレンチ内にゲート電極を形成する工程と、を備える請求項1から3のいずれか1項に記載の窒化物半導体装置の製造方法。 - 前記アクセプタ元素はマグネシウムである、請求項1から4のいずれか1項に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
- 前記第2窒化ガリウム層における前記アクセプタ元素の濃度は、2×1018cm-3よりも高い値である、請求項1から5のいずれか1項に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
- 前記選択元素は窒素である、請求項1から6のいずれか1項に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
- 前記基板は、
前記第1窒化ガリウム層を挟んで前記第2窒化ガリウム層の反対側に位置する単結晶窒化ガリウム基板を有し、
前記単結晶窒化ガリウム基板は低転位自立基板である、請求項1から7のいずれか1項に記載の窒化物半導体装置の製造方法。 - 前記熱処理の最大温度は1200℃よりも高い値である、請求項1から8のいずれか1項に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
- 基板と、
前記基板に設けられた電界効果トランジスタと、を備え、
前記基板は、
n型の第1窒化ガリウム層と、
前記第1窒化ガリウム層上に設けられた第2窒化ガリウム層と、
前記第2窒化ガリウム層を貫通し、前記第1窒化ガリウム層を底面とするトレンチと、を有し、
前記電界効果トランジスタは、
前記トレンチの底面及び側面に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜を介して前記トレンチ内に設けられたゲート電極と、
前記第2窒化ガリウム層に設けられたn型のソース領域と、
前記第2窒化ガリウム層から前記第1窒化ガリウム層にかけて設けられ、前記ソース領域に隣接するp型拡散領域と、を有し、
前記p型拡散領域と前記ソース領域は、それぞれ、アクセプタ元素を2×1018cm-3よりも高い濃度で含む、窒化物半導体装置。 - 前記p型拡散領域は、前記トレンチの底面よりも深い位置まで設けられている、請求項10に記載の窒化物半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021012377A JP6966010B1 (ja) | 2021-01-28 | 2021-01-28 | 窒化物半導体装置の製造方法及び窒化物半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021012377A JP6966010B1 (ja) | 2021-01-28 | 2021-01-28 | 窒化物半導体装置の製造方法及び窒化物半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6966010B1 JP6966010B1 (ja) | 2021-11-10 |
JP2022115676A true JP2022115676A (ja) | 2022-08-09 |
Family
ID=78466265
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021012377A Active JP6966010B1 (ja) | 2021-01-28 | 2021-01-28 | 窒化物半導体装置の製造方法及び窒化物半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6966010B1 (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017174989A (ja) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | 豊田合成株式会社 | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
JP2018166149A (ja) * | 2017-03-28 | 2018-10-25 | 豊田合成株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP2019062140A (ja) * | 2017-09-28 | 2019-04-18 | 豊田合成株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP2019140151A (ja) * | 2018-02-06 | 2019-08-22 | 株式会社豊田中央研究所 | Iii族窒化物半導体装置およびiii族窒化物半導体基板の製造方法 |
JP2019197751A (ja) * | 2018-05-07 | 2019-11-14 | 豊田合成株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
-
2021
- 2021-01-28 JP JP2021012377A patent/JP6966010B1/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017174989A (ja) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | 豊田合成株式会社 | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
JP2018166149A (ja) * | 2017-03-28 | 2018-10-25 | 豊田合成株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP2019062140A (ja) * | 2017-09-28 | 2019-04-18 | 豊田合成株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP2019140151A (ja) * | 2018-02-06 | 2019-08-22 | 株式会社豊田中央研究所 | Iii族窒化物半導体装置およびiii族窒化物半導体基板の製造方法 |
JP2019197751A (ja) * | 2018-05-07 | 2019-11-14 | 豊田合成株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6966010B1 (ja) | 2021-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7855413B2 (en) | Diode with low resistance and high breakdown voltage | |
WO2014199558A1 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
US20180366549A1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing a semiconductor device | |
US10374031B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
EP4270490A1 (en) | Mosfet device and manufacturing method therefor | |
JP7379882B2 (ja) | 窒化物半導体装置 | |
JP2006324431A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
US20220285503A1 (en) | Method for manufacturing nitride semiconductor device and nitride semiconductor device | |
JP6966010B1 (ja) | 窒化物半導体装置の製造方法及び窒化物半導体装置 | |
US11862686B2 (en) | Nitride semiconductor device | |
JP2023096841A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP2023083149A (ja) | 半導体装置の製造方法および半導体装置 | |
JP2018181891A (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
JP7024319B2 (ja) | GaN系半導体装置の製造方法およびGaN系半導体装置 | |
JP7405291B1 (ja) | 窒化物半導体装置及びその製造方法 | |
JP2006294772A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP7238303B2 (ja) | 窒化ガリウム半導体装置及び窒化ガリウム半導体装置の製造方法 | |
KR101916936B1 (ko) | 전력 반도체 소자의 제조방법 | |
JP2022092828A (ja) | 窒化物半導体装置及び窒化物半導体装置の製造方法 | |
US20230326959A1 (en) | Nitride semiconductor device and method for manufacturing nitride semiconductor device | |
WO2023233802A1 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
US20220285504A1 (en) | Method for manufacturing nitride semiconductor device and nitride semiconductor device | |
JP7447415B2 (ja) | 窒化ガリウム半導体装置 | |
US10943974B2 (en) | Method for producing a semiconductor component having a channel stopper region | |
US20220013626A1 (en) | Method and system of junction termination extension in high voltage semiconductor devices |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210212 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20210212 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20210406 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210518 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210705 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210921 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211004 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6966010 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |